二茂铁类燃烧性能调节剂研究进展_张晓勤
具有支化结构的二茂铁基化合物的制备、抗迁移性及燃速催化性能研究
具有支化结构的二茂铁基化合物的制备、抗迁移性及燃速催化性能研究为了摆脱地心引力在空中飞翔,人类发明了很多种方法,如热气球、飞机、直升机和火箭等。
其中,火箭是最强劲、最快速的一种摆脱引力的方式。
复合固体推进剂是火箭常用的一种推力。
复合固体推进剂是起推进作用的含能材料。
固体推进剂通常由无机氧化剂(高氯酸铵,AP)、金属燃料(铝,Al)、粘合剂(端羟基聚丁二烯,HTPB)和少量其他组分组成,包括塑化剂、固化剂、稳定剂和燃速促进剂(BRCs)等。
高效的复合固体推进剂需要具备较低的压力指数和稳定的燃烧速度。
随着科技的发展,开发高性能的复合固体推进剂逐渐受到高度重视。
通常有两种方式获得高效的复合固体推进剂,一种是开发新型复合固体推进剂,另一种是改进常规复合固体推进剂的配方而不改变其主要组成。
第二种方式相对更简单和快捷,常用方法有调整主体组分的粒径,如使用铝粉、超细的纳米级高氯酸铵,或调整粘结体系(粘合剂)组分等。
有两种方法可提高固体推进剂的性能。
其一是在固体推进剂中加入燃速促进剂,其二是使用高性能的粘合剂。
添加有效的燃速促进剂可以提高固体推进剂的瞬时燃烧速度,使燃烧速度平稳。
而加入高性能的粘合剂则可以提高粘结体系的机械性能。
因此,使用有效的燃速促进剂是提高复合固体推进剂性能的一种可行的方法。
在复合固体推进剂中添加燃速促进剂,可改变复合固体推进剂在燃烧室中的压力,降低其对温度和压力的敏感度,提高点火性能和燃烧稳定性,调节燃烧速度至适当值。
燃速促进剂种类繁多,过渡金属氧化物、纳米金属颗粒、金属螯合物和二茂铁及其衍生物都被用于提高固体推进剂的燃速。
其中二茂铁基燃速促进剂最为常用,其在固体推进剂中具有很好的可燃性、均匀的微观分散性、很好的和有机粘合剂相容性。
因此二茂铁基化合物、聚合物和衍生物受到研究者的广泛关注,不仅是由于其在燃速促进剂方面的应用,还因为其具有氧化还原可逆性、高的热稳定性和化学可修饰性等,因此它在其他领域,如催化剂、纳米材料、药物、生物活性化合物、材料科学、离子识别等方面的也具有广泛应用。
二茂铁及其衍生物对柴油的助燃和消烟作用实验报告
华南师范大学实验报告一、前言:1、实验目的:①了解二茂铁及其衍生物的应用,特别是作为一种优良的燃料助燃催化剂,其重要的经济价值与环保价值。
②掌握利用氧弹卡计测量油品燃烧所产生的热量的操作技术,应用CACE系统评价油品的燃烧效率。
③学会评价自制的二茂铁及其衍生物对柴油的助燃和消烟作用。
2、文献综述与总结:二茂铁及其衍生物由于其特殊的化学结构,具有芳香性、氧化还原性、稳定性及低毒性,因而有着广泛的用途及潜在的应用前景。
二茂铁及其衍生物已被广泛用作燃料助燃剂,以改善燃料的燃烧性能,还可以作为汽油的抗震剂。
如:可代替四乙基铅制得无铅汽油,提高汽油辛烷值(效能约为四乙基铅的80%);可作为燃油助燃剂,促进燃油的完全燃烧,使动力机械燃烧室的积炭量减少,延长机械使用寿命,并可提高燃料利用率,减少烟尘对空气的污染。
有关文献报道在车用燃油中加入二茂铁,可节约燃料油10%~14%,车速增加10%,提高功率10%~13%,尾气中烟度下降30%~80%,二茂铁及其衍生物是一种优良的燃料助燃催化剂,其应用具有重要的经济价值与环保价值。
CACE系统可追踪体系在几十秒内完成燃烧过程,在测量和数据采集与处理方面实现实验室自动化具有不可比拟的优越性。
本实验利用计算机辅助化学实验系统(CACE)具有自动采集数据、存储及数据处理,适宜于快速反应的在线研究等优势,研究在柴油中加入二茂铁后二茂铁对柴油燃速和燃烧效率的影响以及二茂铁对柴油的助燃消烟作用。
二、实验部分:1、实验原理:(1)燃烧热测量原理:利用氧弹卡计测量柴油燃烧产生的热量。
根据能量守恒定律,样品完全燃烧放出的热量促使卡计本身及其周围的介质(本实验用水)温度升高,测量介质燃烧前后温度的变化,就可以求算出该样品的恒容燃烧热,在量热计与环境没有热交换的情况下,其关系式为:式中,m样为样品的质量,g;Qv为样品的恒容燃烧热,J/g;W(卡+水)为氧弹卡计和周围介质的热当量,J/℃,它表示卡计和水每升高1℃所需要吸收的热量;W(卡+水)= 14541.35(J/k);m点火丝为点火丝的质量,g;Q点火丝为点火丝(铁丝)的在恒容条件下燃烧放出热量,其值为6694.4 J/g;ΔT为燃烧过程中温度的升高值,可利用CACE系统追踪燃烧过程中ΔT,经过雷诺作图法或计算法可校正由于系统热漏等原因产生的ΔT的测量偏差。
化学推进剂与高分子材料-2012年
化学推进剂与高分子材料-2012 年 目录· 2012 年 1 期 中国聚氨酯工业现状和“十二五”发展规划建议 翁汉元,朱长春,吕国会, 植物油多元醇的制备及其在聚氨酯硬泡中的应用进展 张俊良,赵巍,于剑昆, 中国汽车用聚氨酯材料发展方向 贾润萍,黄茂松, 聚氨酯反应注射成型在汽车玻璃包边中的应用 董火成,孙嘉鹏,朱小树,于文杰, HER 扩链剂的合成及其在聚氨酯弹性体中的应用 于剑昆,庄远,杨炜,梁敏, 缩短叠氮胺燃料作为双组元推进剂点火延迟的研究进展 池俊杰, 常伟林, 夏宇, 张晓勤, 线性二硝胺含能增塑剂的合成、性能及应用研究进展 王连心,刘飞,尚丙坤,薛金强, 纳米金属及其复合物在固体推进剂中的应用研究进展 齐晓飞, 张晓宏, 严启龙, 宋振伟, RDX 降感技术研究进展 刘波,刘少武,张远波,王琼林,王锋,李达,刘国涛, 卫星推进剂技术发展趋势概述 张广科,山世华,樊超, 采用叠氮基炔基点击化学方法提高 GAP 推进剂力学性能研究 关鑫,李建民, 复合改性双基推进剂燃烧性能研究 宋桂贤,吴雄岗, 降解偏二甲肼污水高效菌群的构建 范春华,夏本立,王煊军,王力, 蒽醌法生产过氧化氢工作液溶剂中重芳烃含量的分析方法研究 朱爱萍,申丽红, 火焰原子吸收分光光度法测定癸二酸二丁酯中钠含量的不确定度分析 王洋, 肖恒, 翁薇, 聚氨酯绝缘材料体积电阻率测量的不确定度评定 李杰妹,LI Jiemei 信息动态 Antaris 傅里叶近红外分析仪在高分子(多聚物)行业中的应用 赛默飞世尔科技 目录· 2012 年 2 期 用磷腈类催化剂合成的新型聚醚多元醇及其在聚氨酯泡沫制备中的应用新进展 于剑昆, 制备低不饱和度聚醚多元醇用 DMC 催化剂的研究进展 赵巍,ZHAO Wei 信息动态 端羟基聚丁二烯中羟基类型的 NMR 研究进展 郝利峰,孙庆锋,盛红亮, 低温固体推进剂的研究进展 赵庆华,李祎,王莉莉,崔玉春,常亮亮,Z 1,1-二氨基-2,2-二硝基乙烯的合成研究进展 冯晓晶,马会强,张寿忠,苗成才,马英华, 纳米氧化铁在推进剂中的应用研究进展 刘长宝,刘学,胡期伟,李彦荣, 高密度烃燃料合成与复配研究进展 刘飞,薛金强,王连心,尚丙坤,王伟,张得亮, 聚乙二醇共混体系的研究进展 王利刚,李笑江,严启龙,宋振伟,齐晓飞, 全氟润滑油的合成、性质及应用 侯玲玲,张景利, 高拉伸强度高延伸率丁羟弹性体的研究 常伟林,王建伟,池俊杰,张晓勤,夏宇, 汽车隔音垫用聚氨酯软质高回弹泡沫的吸音性能研究 沈沉,魏鹏,林芳茜,赵怡, 环氧树脂/胺化酰亚胺潜伏性固化体系的制备 张有智,李正莉,王煊军,朱建伟, DNPOH 的连续萃取工艺研究 刘长波,朱天兵,马英华,张寿忠,韩永华, 阳离子水性聚氨酯/聚丙烯酸酯乳液的制备与性能研究 杨丑伟, 王香梅, 张晶, 郭燕鸿, HTPB 推进剂贮存试验研究与机理分析 张旭东,董可海,曲凯,隋玉堂, N-甲基对硝基苯胺后处理工艺改进 卞梁,曹宇华,席征,姚同伟,张运武, 过氧化氢质量分数测定不确定度的评定 张航,郭丹丹,王晓栋,翁薇, 一种新型有机溴类杀菌剂的结构鉴定 吕小王,袁永朝,肖恒,曹红宝, 梅特勒自动水分仪测定超细高氯酸铵水含量 姚同伟,李青,刘小群,卞梁, 目录· 2012 年 3 期 新型高能量密度化合物双环-HMX 的合成、性质和应用研究进展 于剑昆,王勇平, 信息动态 硝胺类推进剂用键合剂的研究进展 赵庆华,乌日嘎,崔玉春,王莉莉,马岩, 新能源汽车安全气囊用气体发生剂研究进展 关兵峰,姚俊,王小强, 2,2-二硝基丁醇的合成及其应用 张寿忠,朱天兵,冯晓晶,刘长波,马会强,马英华, 聚氨酯压敏胶的研究进展 马仁杰,李伟,王自新, 2,2-二硝基丙醇最新合成进展及其应用 朱天兵,张寿忠,刘长波,马会强,马英华, 分子动力学方法在火炸药研究中的应用进展 齐晓飞,张晓宏,宋振伟,刘鹏,李吉祯, 全氟丁二烯的合成与精制研究进展 许福胜,周宪峰,鲍金强,黄晓磊, 微波加热剥离法制备石墨烯 闫浩然,汪建新,张俊良, PO3G 聚醚的合成及其应用 常伟林, 贾利亚, 陈运铎, 王建伟, CHANG Weilin, JIA Liya, CHEN Yunduo,WANG Jianwei 二茂铁类燃烧性能调节剂研究进展 张晓勤,夏宇,贾利亚,池俊杰,常伟林,王建伟, NMMO 齐聚物的合成与表征 莫洪昌,卢先明,李娜,栗磊,姚逸伦,李大鹏, 环氧化端羟基聚丁二烯增韧环氧树脂的研究 陈京,刘磊,高国新,郑元锁, 用丙烯双氧水环境友好法制备环氧丙烷的研究 李华,林民,王伟,伍小驹, 软泡用环保型聚醚多元醇的研发及其应用 潘建华,闫鸿敏, 丙烯酸类共聚物超吸水树脂的合成研究 李廷希,孔娜,高苏苏,隋鹏,袁成前,赵玉花, 不同合成工艺的聚醚多元醇对聚氨酯弹性体性能的影响 陈海良,张芳,张宁,曹士强, 微波-Fenton 联用技术处理偏二甲肼废水 张淑娟,陈啸剑,周锋,李瑛,吕晓猛, 气相色谱法测定推进剂药浆中的残留丙酮含量 徐胜良,白杰,胡伟,黄志萍, BDNPF/A 增塑剂酸值的测定及评价 刘长波,韩永华,冯晓晶,马英华,朱天兵, 目录· 2012 年 4 期 HTPB-异氰酸酯体系的固化反应机理研究进展 邱磊,盛红亮,詹国柱, 聚磷腈的合成及其作为含能黏合剂的应用前景 苗成才,朱天兵,张寿忠,马英华, 双金属氰化物催化剂合成聚醚反应器研究进展 陈运铎, 高能量密度材料 1,3,3-三硝基氮杂环丁烷研究进展 马会强,冯晓晶,朱天兵,苗成才, 含吡啶基吸附材料的研究进展 马明兰,郭芬芬, 新型渗透蒸发膜在偏二甲肼脱水中的应用前景 韩卓珍,张光友,李珍,丛继信, 树脂基复合材料在汽车上的应用分析 陶永亮,徐翔青, 温室气体六氟化硫的替代技术进展 于剑昆, Bola 型表面活性剂的研究进展 张晶,王香梅, 原位接枝插层法制备聚丙烯/蒙脱土纳米复合材料 赫玉欣,余华宁,谢瑛波,王嘉希, 遇水膨胀聚氨酯防水弹性体的研制 马仁杰,李伟,王自新, 高热安定性添加剂对 3 号喷气燃料使用性能影响研究 刘婕,王树雷,张庆森, 高固含量推进剂模压工艺 卢栓仓,贺海民,崔鹏腾, 酯化法合成对苯二甲酸二(β-羟乙基酯)的研究 贾利亚,常伟林,徐翔青,郭智臣, 反应型乳化剂的合成及性能 郭燕鸿,王香梅,张晶,杨丑伟, 大型固体助推发动机装药无缸浇注技术研究 李斌,陈炜,苏昌银,朱号锋,王京伟, 硅橡胶泡沫伽马辐照后结构和元素分布研究 郝晓飞, 睢贺良, 钟发春, 刘学涌, 杨桂霞, 端叠氮基端酯基 GAP 结构表征及热稳定性 王勃,徐翔青,袁伟,王卫波,王静刚, 浅析蒽醌法生产双氧水氢化工序 陈韡, 目录· 2012 年 5 期 国内外聚氨酯工业最新发展状况 朱长春,翁汉元,吕国会,张俊良, 新型熔铸炸药 2,3-二羟甲基-2,3-二硝基-1,4-丁二醇四硝酸酯的制备、结构表征及性质 电化学法制备有机氟化物的研究进展 赵巍,于剑昆, 国内外特种异氰酸酯市场与供需 钱伯章, 改性塑料在汽车行业中的发展状况 王兰兰,张铎, 聚氨酯材料开拓汽车轮胎市场的新蓝海 刘道春, 有机氟化物的制备及应用 付梦月,梁真镇,黄晓磊,张景利, 环氧乙烷法合成间苯二酚二羟乙基醚研究 张明权,韦兴存,张少奎,刘红雨,康玲, GK-350D 在超柔软聚氨酯泡沫中的应用 祝春蕾,宋虹霞,胡丽云, POP 中的颗粒形貌及其影响因素分析 郝敬颖,李玉松,朱姝, 环氧树脂/胺基酰亚胺潜伏性固化体系非等温固化动力学研究 李正莉,张有智,王煊军, 酯交换法合成聚碳酸酯二醇聚合物 郑晓秋,宋琳珩,张全成, 丁羟推进剂/衬层界面黏结性能劣化的动态力学表征 杨根,彭松,池旭辉,常华, 3,4-二硝基呋咱基氧化呋咱炸药的安全贮存寿命预估研究 王琼,邵颖惠,张林军, 石墨炉原子吸收法测定空心胶囊中铬含量的不确定度分析 王洋,李怀超,井文杰, 硝化甘油/1,2,4-丁三醇三硝酸酯混合酯的高效液相色谱分析 王勇,赵小红,贺湘辉, 聚氨酯背部发泡汽车内饰地毯总成工艺 任桂贤,姜前道,王雪,姜世鹏,目录· 2012 年 6 期 国内高固含量水性聚氨酯技术发展 叶青萱 信息动态 含能增塑剂的研究新进展 薛金强,尚丙坤,王连心,刘飞,王伟 新型自由基聚合引发剂在聚合物多元醇合成中的应用研究进展 于剑昆,张宏伟 聚合物辐射交联的强化技术探讨及其促进剂体系的研究进展 周成飞 硝酸铵基绿色洁净固体推进剂的研究进展 赵庆华,李岚,梁彦会,张晓燕 氧桥呋咱类含能材料的研究进展 苗成才,刘长波,冯晓晶,马英华,朱天兵,马会强, 二茂铁基超支化聚(胺)酯的抗迁移性研究 彭磊 聚合物聚酯多元醇在微孔弹性体中的应用 朱姝,郝敬颖,李玉松 炭黑粒度对 CMDB 推进剂燃烧性能的影响 齐晓飞,张晓宏,李军强,宋振伟,刘芳莉, 1,1′-二茂铁二羧酸二辛酯的合成方法研究 何宜丰,聂教荣,俞艳,李慧,李晓强,杨军 淀粉接枝类高吸水树脂的合成研究 李廷希,陈泉良,魏萌,袁成前,赵玉花,苏文, 活性炭微波改性及对偏二甲肼中氧化杂质的吸附 苟小莉,王焕春,徐金,王煊军 N-琥珀酰壳聚糖/氧化硫酸软骨素水凝胶的制备 袁江,谭红梅,郭洪燕,徐立,汪建新 端乙烯基水性聚氨酯乳液的合成研究 张晶,王香梅,陈韩根,张晓丽 DSC 测试条件对淀粉糊化测试结果的影响 王晓栋,田雨,李海平,巨文军 氯化钯中铁含量测量不确定度的来源分析 李海平,黄金涛,王洋,肖恒 邻苯二甲酸二丁酯中有机硫含量的测定 井文杰,巨文军,翁薇,张航,王洋 甲苯二异氰酸酯的国内外市场分析 钱伯章,朱建芳 全球氦气供应和价格体系分析 赵荟鑫,张雁,李超良。
丁羟推进剂的高效燃速催化剂
丁羟推进剂的高效燃速催化剂唐松青;丁宏勋【期刊名称】《化学推进剂与高分子材料》【年(卷),期】2004(2)1【摘要】研制了二茂铁类新型燃速催化剂RF、FBB和GFP ,以及碳硼烷类高燃速调节剂NHC ,它们都是高沸点的液态物质 ,是丁羟推进剂的增塑型高效燃速催化剂 ,具有良好的综合使用性能。
在推进剂配方中分别添加它们后 ,燃速可在 10~ 100mm/s(6 .86~ 9.8MPa)调节。
和叔丁基二茂铁 (TBF)相比较 ,挥发性大小次序为 :GFP <FBB <RF TBF ,迁移性大小次序为 :GFP <FBB <RF <TBF。
含GFP、FBB或RF的丁羟推进剂具有良好的综合性能 ,在贮存中燃速能保持稳定。
NHC是使丁羟推进剂获得 80~ 10 0mm/s(9.8MPa)高燃速的有效调节剂。
【总页数】4页(P8-11)【关键词】丁羟;推进剂;燃速催化剂;航空材料;航天材料;燃速调节剂;二茂铁衍生物;碳硼烷衍生物【作者】唐松青;丁宏勋【作者单位】中国科学院上海有机化学研究所【正文语种】中文【中图分类】TQ221.223;TQ426.94【相关文献】1.细高氯酸铵(AP)贮存时间对中燃速丁羟推进剂燃速的影响 [J], 何宜丰;刘美珍2.复合燃速催化剂对丁羟推进剂燃速压强指数的影响 [J], 唐汉祥;侯彩兰3.高燃速丁羟推进剂燃速可调节性研究 [J], 封锋;陈军;郑亚;唐健4.丁羟推进剂中燃速催化剂的研究进展 [J], 杨琼芬;薛卫东;王明玺5.含燃速催化剂的丁羟推进剂高压燃烧性能研究 [J], 徐浩星;鲁国林;赵秀媛因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
《2024年双核二茂铁吖嗪化合物及其金属配合物的合成与燃速催化性能研究》范文
《双核二茂铁吖嗪化合物及其金属配合物的合成与燃速催化性能研究》篇一摘要本文旨在研究双核二茂铁吖嗪化合物及其金属配合物的合成方法,并探讨其燃速催化性能。
首先,我们通过化学合成法成功制备了目标化合物,并对其结构进行了表征。
随后,我们通过实验研究了该类化合物在推进剂中的燃速催化性能,为新型燃速催化剂的开发提供了新的思路。
一、引言双核二茂铁吖嗪化合物及其金属配合物是一类具有独特结构和性能的有机金属化合物。
由于其具有较高的热稳定性和良好的氧化还原性能,被广泛应用于催化、医药、材料等领域。
近年来,该类化合物在推进剂中的燃速催化性能也引起了广泛关注。
因此,研究双核二茂铁吖嗪化合物及其金属配合物的合成与燃速催化性能具有重要的理论和实践意义。
二、双核二茂铁吖嗪化合物的合成与表征1. 合成方法我们采用化学合成法,以二茂铁、吖嗪等为原料,通过多步反应成功制备了双核二茂铁吖嗪化合物。
具体步骤如下:首先,将二茂铁与吖嗪进行亲核取代反应,生成单核二茂铁吖嗪中间体;然后,通过配位反应将两个单核中间体连接成双核二茂铁吖嗪化合物。
2. 结构表征我们利用红外光谱、核磁共振等手段对合成的双核二茂铁吖嗪化合物进行了结构表征。
结果表明,目标化合物具有预期的结构,且纯度较高。
三、金属配合物的合成与表征1. 合成方法我们将双核二茂铁吖嗪化合物与金属盐进行配位反应,成功制备了双核二茂铁吖嗪金属配合物。
具体步骤如下:将金属盐溶解在有机溶剂中,加入双核二茂铁吖嗪化合物,搅拌一定时间后得到金属配合物。
2. 结构表征我们同样利用红外光谱、核磁共振等手段对合成的金属配合物进行了结构表征。
结果表明,金属离子已成功与双核二茂铁吖嗪化合物配位,形成了稳定的金属配合物。
四、燃速催化性能研究我们将合成的双核二茂铁吖嗪化合物及其金属配合物应用于推进剂中,研究了其燃速催化性能。
通过实验发现,该类化合物具有较好的燃速催化性能,能够显著提高推进剂的燃烧速率。
此外,我们还研究了该类化合物的催化机理,为进一步优化其性能提供了思路。
《双核二茂铁修饰卟啉及其过渡金属配合物的合成与燃速催化性能研究》范文
《双核二茂铁修饰卟啉及其过渡金属配合物的合成与燃速催化性能研究》篇一一、引言随着科技的不断进步,新型材料在众多领域中发挥着越来越重要的作用。
其中,双核二茂铁修饰卟啉及其过渡金属配合物作为一种新型的有机金属材料,在燃烧催化剂、光电材料、生物医药等领域有着广泛的应用前景。
本文旨在研究双核二茂铁修饰卟啉及其过渡金属配合物的合成方法,并探讨其燃速催化性能。
二、双核二茂铁修饰卟啉的合成(一)合成方法双核二茂铁修饰卟啉的合成主要通过卟啉环与二茂铁的连接来实现。
首先,制备卟啉环,然后通过化学反应将二茂铁基团引入卟啉环中,形成双核二茂铁修饰卟啉。
合成过程中需要选择适当的溶剂和反应条件,以获得较高的产率和纯度。
(二)表征与分析合成得到的双核二茂铁修饰卟啉通过红外光谱、紫外-可见光谱、质谱等手段进行表征和分析。
这些方法可以确定化合物的结构、纯度和分子量等关键信息,为后续研究提供基础数据。
三、过渡金属配合物的合成(一)合成方法将双核二茂铁修饰卟啉与过渡金属离子进行配位反应,可得到过渡金属配合物。
配位过程中需要控制反应条件,如温度、pH 值等,以获得最佳的配位效果。
此外,还需要选择适当的溶剂来促进配位反应的进行。
(二)表征与分析同样地,过渡金属配合物也需要进行表征和分析。
这些手段包括X射线衍射、扫描电镜、紫外-可见光谱等,以确定配合物的结构、形貌和性质等关键信息。
四、燃速催化性能研究(一)实验方法采用燃烧实验来研究双核二茂铁修饰卟啉及其过渡金属配合物的燃速催化性能。
将化合物加入到燃料中,观察其对燃料燃烧速度的影响。
同时,还需要对燃烧产物的成分和性质进行分析,以评估化合物的催化效果。
(二)结果与讨论实验结果表明,双核二茂铁修饰卟啉及其过渡金属配合物具有良好的燃速催化性能。
这些化合物能够显著提高燃料的燃烧速度,降低燃烧产物的生成量,提高燃烧效率。
此外,这些化合物的催化效果还与其结构、性质和浓度等因素有关。
五、结论本文成功合成了双核二茂铁修饰卟啉及其过渡金属配合物,并对其进行了表征和分析。
新型二茂铁类燃速催化剂的研究
新型二茂铁类燃速催化剂的研究
燃速催化剂在推动发动机性能提升和燃烧效率优化方面具有重要作用。
近年来,研究人员对二茂铁类燃速催化剂展开了深入研究,以期望取得更好的效果。
二茂铁是一种重要的有机金属化合物,其具有独特的结构和性质,因此备受研究人员的青睐。
通过对二茂铁类化合物的改进和优化,可以获得更高效的燃速催化剂。
一些最新的研究结果表明,通过调控二茂铁类化合物的结构和配位环境,可以有效提高其催化性能。
例如,将二茂铁类化合物与特定的配体配位,可以形成更加稳定和活性的催化剂,从而提高其催化效果。
此外,研究人员还发现,通过控制二茂铁类化合物的晶体形貌和晶格结构,可以有效调控其催化活性和选择性。
这为进一步优化二茂铁类燃速催化剂提供了新的思路和方法。
除了结构和配位环境的调控,研究人员还对二茂铁类燃速催化剂的反应机理进行了深入研究。
他们发现,二茂铁类化合物在催化过程中可以发生多种反应,包括氧化、还原和配位交换等,这些反应对催化剂的性能具有重要影响。
通过对二茂铁类燃速催化剂的深入研究,研究人员不仅可以深入了解其催化机理,还可以为其性能的优化和调控提供理论和实验基础。
这将为今后设计和制备高效的燃速催化剂提供重要参考和指导。
总之,二茂铁类燃速催化剂的研究具有重要的科学意义和应用价值。
通过对其结构、性质和反应机理的深入研究,可以为今后设计和制备更加高效的燃速催化剂提供重要的理论和实验基础。
相信在不久的将来,二茂铁类燃速催化剂将在推动燃烧技术和发动机性能方面发挥重要作用。
二茂铁对燃油燃烧的助燃作用研究与尾气成份测定(精)
二茂铁对燃油燃烧的助燃作用研究与尾气成份测定姓名:黄新敏学号:20040004007 课件密码:9141单位:华南师范大学化学与环境学院一、前言1.目的(1)以二茂铁作为燃油添加剂,利用氧弹量热计测定燃油在不同添加剂存在下的燃烧热,了解和比较不同汽油添加剂对柴油燃烧效率与速率的影响以及添加剂的节能助燃效应。
(2)学习和掌握甲醛缓冲溶液吸收-盐酸副玫瑰苯胺分光光度法测定SO2气体的浓度以及盐酸萘乙二胺分光光度法测定NO2气体浓度的分析方法以及气相色谱测定方法,并应用于汽油燃烧后尾气成份的测定。
(3)通过物理化学实验基本技术---量热技术的使用与气体无机污染物的多种分析方法(包括分光光度法和气相色谱法)的学习与应用使学生综合了解汽油添加剂在燃油助燃、消烟节能以及减少汽油尾气排放减少大气污染中所起的作用。
(4)通过实验关注社会、关注环境,响应“建设节约型华师”的号召。
2.意义当今社会科技昌达,人们的生活水平逐步提高,汽车渐渐成为老百姓的消费品。
近年来,我国的汽车车辆数量特别是在大城市和经济发达的地区迅速增多,汽车尾气造成的空气污染已日趋严重,汽车尾气造成的大气污染已开始向深度污染和二次污染的方向发展如光化学烟雾。
据统计,大气污染物中的60%-70%是汽车排放的有害物质。
因此对能源的有效利用与对燃油燃烧尾气成份的测定与技术处理方法是当今社会倍受关注的能源和环境的两大热点问题。
二茂铁作为消烟节能添加剂常用于汽油、柴油、重柴油等液体燃料,对节约能源、减少烟尘、防止环境污染有明显效果,因而被广泛应用于各种拖拉机、铲运车、载重汽车和内燃机车等。
本实验就是以二茂铁作为燃油添加剂添加到柴油中,通过氧弹量热计测定其对柴油燃烧效率和燃烧速率的影响;并利用分光光度法测定燃烧尾气中SO2和NO2气体的含量,以此探讨它的助燃消烟作用。
3.文献综述二茂铁又称双环茂二烯基铁,它是一种具有夹心结构的金属有机化合物,在常温下呈橙色结晶状,不溶于水,易溶于柴油、汽油、苯、乙醇等有机溶剂,化学性质稳定,无味无毒。
国外二茂铁类燃速催化剂研究的新进展
国外二茂铁类燃速催化剂研究的新进展
黄根龙;唐松青;丁宏勋
【期刊名称】《推进技术》
【年(卷),期】1989(0)5
【摘要】本文综述二茂铁类燃速催化剂研究的最新进展,着重介绍几种引人注目的常用和新发展的燃速催化剂;同时,也涉及这类催化剂的挥发性和对AP及推进剂热分解的催化作用.最后分析了这类催化剂今后的发展趋向.
【总页数】5页(P46-50)
【关键词】二茂铁;燃烧催化剂;固体推进剂;热解
【作者】黄根龙;唐松青;丁宏勋
【作者单位】中国科学院上海有机化学研究所
【正文语种】中文
【中图分类】V512
【相关文献】
1.二茂铁类燃速催化剂对含镁铝富燃料推进剂一次燃烧性能的影响研究 [J], 刘迎吉;刘林林
2.李逢泽与二茂铁类燃速催化剂 [J], 凌玲
3.国外二茂铁燃速催化剂研究的新进展 [J], 黄根龙;唐松青;丁宏勋
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5.二茂铁类燃速催化剂在HTPB推进剂中的迁移性能及催化作用 [J], 侯斌;张祺祺;邵雨滴;祝世杰;毛羽;孟嘉鑫;张晨;李爽;刘学
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二茂铁对柴油的助燃消烟作用及尾气成分测定
二茂铁对柴油的助燃消烟作用及尾气成分测定二茂铁是一种有机化合物,其分子式为Fe(C5H5)2、二茂铁在柴油燃烧过程中可以起到助燃消烟的作用。
在尾气成分测定方面,常用的方法有气相色谱法和质谱法。
1.提高燃烧效率:二茂铁具有良好的氧化性,可以与柴油中含有的一些有害物质如多环芳烃等反应生成更易燃烧的产物,从而促进柴油的完全燃烧,提高燃烧效率。
2.降低燃烧温度:二茂铁的存在可以降低柴油的燃烧温度,减少氮氧化物的生成,并延缓部分燃烧产生的高温。
3.中和酸性物质:柴油中存在的一些酸性物质对柴油的燃烧产生副作用,而二茂铁可以中和这些酸性物质,减少其对燃烧的影响。
尾气成分测定是评估柴油燃烧质量和环境影响的重要手段。
常用的方法包括气相色谱法和质谱法。
气相色谱法是根据不同气体成分在特定条件下具有不同的挥发性和分离性来分析尾气中的成分。
该方法对尾气样品进行取样后,通常采用吸附剂进行富集,然后利用气相色谱仪进行分离和测定。
通过标准品的比对可以确定不同气体成分的含量。
质谱法是利用质谱仪对尾气样品中的分子进行离子化,然后通过检测离子产生的质量光谱来分析尾气中的成分。
质谱仪通常具有高分辨率和高灵敏度,能够准确测定尾气中各种有机和无机成分的含量。
尾气成分测定可以对柴油燃烧过程中产生的有害气体进行定量分析,评估其对环境和人体健康的影响。
常见的尾气成分包括氮氧化物、碳氢化合物、颗粒物、多环芳烃等。
通过测定尾气成分,可以指导柴油燃烧工艺的调整和控制,减少环境污染和健康危害。
总之,二茂铁对柴油具有助燃消烟的作用,并且可以通过气相色谱法和质谱法对柴油尾气成分进行测定。
这些方法可以帮助评估和控制柴油燃烧过程中产生的有害物质,减少环境污染和健康风险。
二茂铁及其衍生物对柴油的助燃和消烟作用
二茂铁及其衍生物对柴油的助燃和消烟作用二茂铁是一种重要的过渡金属有机化合物,由两个茂基环通过一个铁原子连接而成。
它具有许多独特的性质,包括良好的化学稳定性、易挥发性和低毒性。
因此,二茂铁及其衍生物广泛应用于许多领域,包括催化剂、发光材料和医药等。
近年来,二茂铁及其衍生物在柴油车尾气处理中的应用备受关注。
柴油车尾气中的氮氧化物(NOx)和颗粒物(PM)被认为是对环境和人体健康有害的主要污染物,因此,减少柴油车尾气的排放是一项重要的工作。
二茂铁及其衍生物作为助燃剂可以提高柴油燃烧的效率和稳定性。
柴油燃烧中的氧化反应是关键步骤,而衍生物中的铁原子可以提供额外的氧化剂,促进燃烧反应的进行。
实验证明,添加二茂铁衍生物可以显著降低柴油的燃烧温度和燃烧反应的活化能,从而加快燃烧速率。
此外,二茂铁衍生物还可以提高柴油的稳定性,减少燃烧不完全和异物排放,提高柴油机的功率和热效率。
另外,二茂铁及其衍生物还可以作为消烟剂来减少柴油车尾气中颗粒物的排放。
颗粒物是由未完全燃烧的柴油和油烟经过气溶胶形成的固体微粒,对空气质量和人体健康造成威胁。
实验研究表明,添加二茂铁衍生物可以显著减少柴油机尾气中颗粒物的产生,特别是细颗粒物(PM2.5)的减排效果更为明显。
这是因为二茂铁衍生物可以催化颗粒物的氧化反应,将其转化为二氧化碳和水,从而降低颗粒物的排放量。
此外,二茂铁衍生物还可以抑制颗粒物的聚集和沉积过程,减少颗粒物的粒径和形态,提高尾气中颗粒物的可见度。
总的来说,二茂铁及其衍生物对柴油的助燃和消烟作用具有重要的应用潜力。
通过添加适量的二茂铁衍生物,可以提高柴油的燃烧效率和稳定性,降低尾气中氮氧化物和颗粒物的排放量,减少空气污染和健康风险。
然而,由于二茂铁衍生物的成本和环境影响等因素,其在实际应用中仍面临一些挑战。
因此,未来的研究应该进一步优化二茂铁衍生物的结构和性能,提高其催化活性和稳定性,并且开发更完善的柴油车尾气处理技术,以实现更高效、经济和环境友好的柴油车尾气净化。
二茂铁类燃烧性能调节剂研究进展_张晓勤
法 国 SNPE 公 司 的 Butacene 是 较 好 解 决 迁 移性的二茂铁燃烧性能调节剂品种,国内 20 世纪 90 年代开始研制该产品,但存在成本高问题。
1.2.2 氯甲基二茂铁催化转化工艺 为进一步降低 Butacene 成本,我国台湾中原
大学的江彰吉等 [13] 提出氯甲基二茂铁催化接枝、 丁烯基二茂铁自由基接枝及硼氢化接枝工艺合成 Butacene,其中较有竞争力的为氯甲基二茂铁催 化接枝丁羟工艺(式 2)。
Fe + HCOOH H2SO4
CH2OH
1 烷基二茂铁
针对烷基二茂铁研制集中在 3 个方面:叔烷 基双核二茂铁;低成本丁羟接枝二茂铁;新型烷 基二茂铁。 1.1 叔烷基双核二茂铁
美国陆军针对目前导弹系统使用高氯酸铵 (AP)/Catocene 推 进 剂 感 度 高 的 问 题 [3], 进 行 了 大 量研究工作。该计划早期工作是采用固体含铁化 合物提高燃速,由于不易混合均匀,导致推进剂 燃速不稳定,后期又转向使用液体含铁类化合物。 双 乙 基 二 茂 铁 基 甲 烷(Hycat 6D)曾 被 作 为 一 重 要 的二茂铁衍生物使用,但是它在固体推进剂中使 用效果并不令人满意,分析其原因,Hycat 6D 含 有和二茂铁环相连 6 个 α 氢原子,这些 α 氢结构 极易被氧化,同样含 4 个 α 氢原子的 Catocene 也 易氧化,这些可能是 Catocene 在制备推进剂及推 进剂储存过程中发生意外点火事故的重要原因。 针对上述情况,有必要开发性能和 Catocene 相 近但安全性能好的二茂铁类燃烧性能调节剂。为 此,美国陆军部的 William D. Stephens 等 [3] 合成 了 TBD,其和推进剂混合工艺可完全参照 Catocene,由于和二茂铁环相连的碳不含 α 氢原子,这 一点更有利于 TBD 的长期抗氧化性及降低迁移 性。 他 们 将 TBD 用 于 HTPB(端 羟 基 聚 丁 二 烯)/ Al/AP 体系,添加质量分数为 2%~6%,在推进 剂制药工艺及推进剂相关性能不变的前提下,制
《二茂铁功能化树枝状卟啉的合成与燃速催化性质》范文
《二茂铁功能化树枝状卟啉的合成与燃速催化性质》篇一二茂铁功能化树枝状卟啉的合成及其燃速催化性质研究一、引言二茂铁功能化树枝状卟啉作为一种新型的有机材料,因其独特的结构和优异的性能,在催化、光电、医药等领域有着广泛的应用前景。
本文将详细介绍二茂铁功能化树枝状卟啉的合成方法及其在燃速催化性质方面的应用。
二、文献综述二茂铁及其衍生物因其独特的电子结构和良好的热稳定性,在催化领域具有广泛的应用。
而树枝状卟啉分子由于其独特的三维结构和优异的物理化学性质,在燃料催化、光电转换等领域表现出优异的性能。
因此,将二茂铁与树枝状卟啉结合,有望获得具有更好催化性能的新型材料。
目前,国内外关于二茂铁功能化树枝状卟啉的合成及其在燃速催化性质方面的研究尚处于探索阶段,但已取得了一定的研究成果。
三、实验部分1. 材料与方法(1)合成二茂铁功能化树枝状卟啉的原料与试剂:二茂铁、苯甲醛、吡咯等。
(2)合成方法:采用缩合反应、氧化反应等步骤,合成二茂铁功能化树枝状卟啉。
2. 实验步骤(1)合成树枝状卟啉基元;(2)将二茂铁基团引入树枝状卟啉基元中;(3)对合成的二茂铁功能化树枝状卟啉进行表征与性能测试。
四、结果与讨论1. 合成结果通过缩合反应、氧化反应等步骤,成功合成出二茂铁功能化树枝状卟啉。
通过核磁共振、红外光谱等手段对产物进行表征,确认了产物的结构。
2. 燃速催化性质将合成的二茂铁功能化树枝状卟啉应用于燃料催化中,测试其燃速催化性质。
实验结果表明,该材料在燃料催化中表现出良好的催化性能,能够有效提高燃料的燃烧速率。
同时,该材料还具有较好的热稳定性和化学稳定性,能够在高温、高压力等恶劣环境下保持较好的催化性能。
3. 讨论二茂铁功能化树枝状卟啉的合成方法简单可行,且产物的结构易于调控。
在燃速催化性质方面,该材料表现出优异的性能,有望在燃料催化、能源领域得到广泛应用。
此外,该材料的合成方法还可用于其他类似化合物的合成,具有较高的应用价值。
二茂铁柴油实验报告完成版
二茂铁柴油实验报告完成版
实验目的:
了解二茂铁柴油的化学性质和燃烧性质,探究其在发动机中的应用。
实验原理:
二茂铁柴油是将二茂铁作为添加剂加入柴油中制成的一种燃油。
二茂
铁具有良好的抗氧化性能和金属清净性能,能够降低柴油的氧化衰变程度,减少燃油积碳,保持发动机的清洁和高效工作。
此外,二茂铁在燃烧过程
中能够释放出能量,提高燃油的燃烧效率。
实验步骤:
1.准备一定质量的柴油和二茂铁添加剂。
2.将二茂铁添加剂逐渐加入柴油中,并充分搅拌使其均匀混合。
3.将混合后的二茂铁柴油加入供给系统。
4.在实验装置中燃烧二茂铁柴油,并测量燃烧过程中的温度、压力和
燃油消耗量。
5.对比二茂铁柴油与普通柴油在燃烧过程中的差异,并分析二茂铁对
柴油燃烧性能的影响。
实验结果:
通过实验可以观察到,二茂铁柴油燃烧时产生的温度、压力和燃油消
耗量相对于普通柴油有所提高。
这表明二茂铁柴油在燃烧过程中能够释放
出更多的能量,提高燃烧效率,并且具有更好的抗氧化性能和金属清净性
能。
此外,二茂铁柴油也能降低柴油的氧化衰变程度和燃油积碳,保持发动机的清洁和高效工作。
实验结论:
二茂铁柴油作为一种燃油添加剂具有明显的优势,在发动机中应用具有良好的前景。
通过添加二茂铁,可以提高柴油的燃烧效率,降低燃油消耗量,并保持发动机的清洁和高效工作。
此外,二茂铁柴油还具有减少尾气排放和环境污染的潜力。
因此,二茂铁柴油的研究和应用具有很大的意义。
《双核二茂铁吖嗪化合物及其金属配合物的合成与燃速催化性能研究》范文
《双核二茂铁吖嗪化合物及其金属配合物的合成与燃速催化性能研究》篇一摘要本文研究了双核二茂铁吖嗪化合物及其金属配合物的合成方法,并对其燃速催化性能进行了探究。
通过对该类化合物的合成及表征,我们发现其具有独特的结构和性质,对于推进剂领域具有重要的应用价值。
一、引言双核二茂铁吖嗪化合物作为一种新型的有机化合物,其具有优异的物理化学性质和独特的结构特点。
同时,金属配合物的引入可以进一步优化其性能,使其在催化、医药、材料等领域具有广泛的应用前景。
因此,研究双核二茂铁吖嗪化合物及其金属配合物的合成与燃速催化性能具有重要的理论意义和实际应用价值。
二、双核二茂铁吖嗪化合物的合成双核二茂铁吖嗪化合物的合成主要通过有机合成方法进行。
首先,以二茂铁为原料,通过烷基化、环合等反应步骤,合成出双核二茂铁中间体。
随后,将该中间体与适当的吖嗪类化合物进行反应,得到目标产物双核二茂铁吖嗪化合物。
在合成过程中,我们通过控制反应条件,如温度、压力、反应物浓度等,以获得高纯度的目标产物。
三、金属配合物的合成金属配合物的合成是在双核二茂铁吖嗪化合物的基础上进行的。
我们选择适当的金属盐,与双核二茂铁吖嗪化合物在溶液中进行配位反应,得到金属配合物。
在合成过程中,我们通过调整金属盐的种类、浓度以及反应温度等条件,以获得具有最佳性能的金属配合物。
四、燃速催化性能研究燃速催化性能是评价推进剂性能的重要指标之一。
我们通过将合成的双核二茂铁吖嗪化合物及其金属配合物应用于推进剂中,研究其燃速催化性能。
实验结果表明,双核二茂铁吖嗪化合物及其金属配合物具有良好的燃速催化性能,能够显著提高推进剂的燃烧速率。
此外,我们还研究了不同因素对燃速催化性能的影响,如金属种类、浓度、温度等。
五、结论本文成功合成了双核二茂铁吖嗪化合物及其金属配合物,并对其燃速催化性能进行了研究。
实验结果表明,该类化合物具有良好的燃速催化性能,能够显著提高推进剂的燃烧速率。
此外,我们还发现金属配合物的引入可以进一步优化其性能。
固体推进剂含能燃烧催化剂研究现状与发展趋势
固体推进剂含能燃烧催化剂研究现状与发展趋势
李瑞勤;姜一帆;张明;王艳;李辉;秦钊;左英英;侯晓婷;赵凤起
【期刊名称】《火炸药学报》
【年(卷),期】2023(46)1
【摘要】以含能基团为区分,综述了固体推进剂含能燃烧催化剂近年来的研究现状,总结了唑类、吖嗪类、二茂铁类、蒽醌类、石墨烯类及硝基类含能燃烧催化剂对固体推进剂及其主要组分的催化燃烧作用及催化机制。
指出唑类和吖嗪类部分化合物对固体推进剂催化效果优异;二茂铁及衍生物含能化兼具提升能量和改善迁移;蒽醌类等新型含能催化剂也各有优势;含氮量越高,对催化剂体系能力贡献越大,可通过在氮杂环上引入硝基等含能基团以提高氮含量并改善催化剂的性能。
指出今后含能燃烧催化剂的研究重点为:进一步开展多功能、多金属含能燃烧催化剂的设计及机理探索;同时加强含能燃烧催化剂对其他含能材料热分解的催化作用及在固体推进剂中的应用研究。
附参数文献89篇。
【总页数】15页(P1-15)
【作者】李瑞勤;姜一帆;张明;王艳;李辉;秦钊;左英英;侯晓婷;赵凤起
【作者单位】西安近代化学研究所燃烧与爆炸技术重点实验室;山西北方兴安化学工业有限公司;驻太原地区第三军事代表室
【正文语种】中文
【中图分类】TJ55;V512
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②制备三乙二醇二甲醚的硼氢化钠溶液 216 g 硼氢化钠在搅拌下溶于 1.5 L 三乙二醇 二甲醚中,搅拌 2 ~ 3 h,确保完全溶解,温度降 至 25 ℃。(溶液 B) ③合成 4– 氯丁基二茂铁 2.6 L 二氯甲烷、1 000 g 二茂铁加入反应器 中,加热至回流,蒸出 0.8~1 L 二氯甲烷,保证 除去二茂铁引入的游离水。在温和加热回流条件 下,将溶液 A 于 8 ~ 10 h 内加入反应器中,反应 混合物回流 30 min,然后冷却到 –5 ℃ ;维持 –5 ℃以下,溶液 B 2~3 h 内加入反应混合物中,得 到橙色溶液;反应混合物在 0 ℃下搅拌 1 h。在低 于 10 ℃下,反应混合物用 6 L 水水解,静置分出 有机层,然后依次蒸出二氯甲烷、三乙二醇二甲 醚、二茂铁及 4– 氯丁基二茂铁,得到 1 160 g 质 量分数 99% 4– 氯丁基二茂铁。 采用上述工艺制备 4 – 氯丁基二茂铁,进一步 合 成 Butacene,Butacene 成 本 可 降 至 1 000 元 / kg,考虑二氯甲烷、三乙二醇二甲醚等溶剂循环 使用,Butacene 成本可降至 500 元 /kg 以下。
Fe
SOCl2
(2) CH2Cl
Fe
+ HTPB
CuCl bipy
丁羟接枝二茂铁
bipy 为 2,2′–双吡啶
该工艺详细步骤如下: ①合成羟甲基二茂铁 将 7.5 g 浓硫酸加入低温循环反应浴中,冷却 至 0℃,缓缓加入 1.5 g 多聚甲醛,均匀溶解于硫 酸溶液中,缓慢加入纯化过的二茂铁 1.86 g,并 均匀溶解在上述溶液中,搅拌 30 min 后,滴入含 有 碳 酸 氢 钠 33 g、300 mL 水 及 50 mL 乙 醚 的 溶 液 中, 分 出 有 机 层, 除 去 有 机 溶 剂, 真 空 浓 缩, 得羟甲基二茂铁。
1.2.2 氯甲基二茂铁催化转化工艺 为进一步降低 Butacene 成本,我国台湾中原
大学的江彰吉等 [13] 提出氯甲基二茂铁催化接枝、 丁烯基二茂铁自由基接枝及硼氢化接枝工艺合成 Butacene,其中较有竞争力的为氯甲基二茂铁催 化接枝丁羟工艺(式 2)。
Fe + HCOOH H2SO4
CH2OH
Butacene 传统合成工艺 [11–12] 以二茂铁丁酸为 原料(式 1),合成步骤长,最终产品成本较高。
COOH
CH2OH
Fe
LiAlH4 H2SO4
Fe
SOCl2
CH2Cl
Mg
Fe
CH2MgCl
Fe
HSi(CH3)2Cl
(1)l6
H3 But
ace
OO
Fe + C C
Cl
Cl
R
Fe
CC Fe O O
R CC H2 H2
Fe
Fe
R (3)
R
R
该工艺所得 1,2–亚乙基双二茂铁衍生物铁含 量高,制备原料易得,利于推广应用。
边占喜等 [16] 采用碳原子数 2 ~ 8 的单烷基二茂 铁和双烷基二茂铁在硫酸、甲醇体系中和丙酮反 应制备系列 2, 2 – 二(单烷基二茂铁基)丙烷、2, 2 – 二(双 烷 基 二 茂 铁 基)丙 烷, 研 究 了 二 茂 铁 化 合 物 的结构、电化学性质和燃速催化性能三者之间的 关 系。 铁 含 量 相 同 的 情 况 下,2, 2 – 二(双 烷 基 二 茂 铁 基)丙 烷 的 还 原 能 力 和 燃 速 催 化 性 能 明 显 高 于 2, 2 – 二(单 烷 基 二 茂 铁 基)丙 烷, 表 明 该 类 化 合 物 烷基总碳数相同时,烷基个数多,推电子能力强, 还原性增加,燃速催化性能提高。
1 烷基二茂铁
针对烷基二茂铁研制集中在 3 个方面:叔烷 基双核二茂铁;低成本丁羟接枝二茂铁;新型烷 基二茂铁。 1.1 叔烷基双核二茂铁
美国陆军针对目前导弹系统使用高氯酸铵 (AP)/Catocene 推 进 剂 感 度 高 的 问 题 [3], 进 行 了 大 量研究工作。该计划早期工作是采用固体含铁化 合物提高燃速,由于不易混合均匀,导致推进剂 燃速不稳定,后期又转向使用液体含铁类化合物。 双 乙 基 二 茂 铁 基 甲 烷(Hycat 6D)曾 被 作 为 一 重 要 的二茂铁衍生物使用,但是它在固体推进剂中使 用效果并不令人满意,分析其原因,Hycat 6D 含 有和二茂铁环相连 6 个 α 氢原子,这些 α 氢结构 极易被氧化,同样含 4 个 α 氢原子的 Catocene 也 易氧化,这些可能是 Catocene 在制备推进剂及推 进剂储存过程中发生意外点火事故的重要原因。 针对上述情况,有必要开发性能和 Catocene 相 近但安全性能好的二茂铁类燃烧性能调节剂。为 此,美国陆军部的 William D. Stephens 等 [3] 合成 了 TBD,其和推进剂混合工艺可完全参照 Catocene,由于和二茂铁环相连的碳不含 α 氢原子,这 一点更有利于 TBD 的长期抗氧化性及降低迁移 性。 他 们 将 TBD 用 于 HTPB(端 羟 基 聚 丁 二 烯)/ Al/AP 体系,添加质量分数为 2%~6%,在推进 剂制药工艺及推进剂相关性能不变的前提下,制
法国 SNPE 公开了一种二茂铁和氯丁酰氯、 氯 丙 酰 氯 反 应“一 锅 法”制 备 质 量 分 数 99 % 以 上 氯烷基二茂铁的工艺,具体合成过程如下:
①制备 4– 氯丁酰氯 / 三氯化铝络合物 将 5.4 L 二氯甲烷、750 g 三氯化铝加入到反 应器中,冷却到 5 ℃以下,2 h 内加入 800 g 4 – 氯 丁酰氯,冷却反应器,保证温度低于 5 ℃,继续 搅拌 1 h,于 5 ℃以下储存。(溶液 A)
· 60 ·
化学推进剂与高分子材料 Chemical Propellants & Polymeric Materials
2012年第 10 卷第 3 期
②合成氯甲基二茂铁 上 步 所 得 羟 甲 基 二 茂 铁 溶 于 乙 醚 中, 加 入 2.2 g 氯化亚砜,置于 0 ℃ 溶解完全,通入干燥氯 化氢气体生成氯甲基二茂铁。 ③合成丁羟接枝二茂铁 将 氯 甲 基 二 茂 铁 溶 入 甲 苯 中, 加 入 CuCl、 bipy 及 HTPB 混合放置于高真空反应瓶中,利用 液氮冷却,同时将反应瓶中气体除去;将反应瓶 放入 80 ℃油浴中加热 3 h,然后将反应物用酸性 甲醇处理,得丁羟接枝二茂铁,分析表明,二茂 铁质量分数约 12 % ~ 14 %。 江 彰 吉 等 制 备 的 Butacene 含 铁 质 量 分 数 为 3.6%~4.2%, 与 法 国 SNPE 的 Butacene 含 铁 质 量分数(8.0±0.5)% 相比有较大差距; 但江彰吉等 报 道 其 二 茂 铁 在 — CH==CH2 上 接 枝 率 达 75 % 以 上,这和 SNPE 报道接枝率相近。估计铁含量差 异主要是所用丁羟的 — CH==CH2 含量不同造成。 张岩等人 [14] 采用二茂铁单羧酸和环氧化端羟 基聚丁二烯反应制备出了环氧化端羟基聚丁二烯 二茂铁甲酸(EHTPB – CAFc)黏合剂。 自从法国 SNPE 的 Butacene 面世以来,国内 外针对该产品工艺改进工作一直未停止,但采用 氯 丁 酰 氯“一 锅 法”制 备 氯 丁 基 二 茂 铁, 然 后 进 一 步制备接枝二茂铁的工艺则逐步趋于成熟,并且 国内外近年对各种规格端羟基聚丁二烯黏合剂的 系统合成研究,也加速促进了 Butacene 这一产品 的发展和成熟。 1.3 新型双核烷基二茂铁 以 二 乙 基(二 茂 铁 基)丙 烷 为 主 的 Catocene 二 茂铁类燃烧性能调节剂近年来获得了广泛的应用, 为制备性能更好的新型双核烷基二茂铁燃烧性能 调节剂,国内外学者进行了大量研究工作。 李战雄等 [15] 以二茂铁或取代二茂铁为原料, 以草酰氯为酰化剂,在催化剂作用下,缩合得到 草酰基双二茂铁衍生物,经还原得 1,2– 亚乙基双 二茂铁衍生物(式 3)。
n
e
法国 SNPE 公司的 Butacene 产量在 20 世纪 80 年代已达到 10 t/a 规模,目前其在欧洲、北美 等地均有销售。在降低 Butacene 成本方面代表性 的 研 究 [5] 有 法 国 SNPE 公 司 的“一 锅 法”氯 烷 基 二 茂铁合成工艺,以及我国台湾地区的氯甲基二茂 铁催化转化工艺。 1.2.1 “一锅法”氯烷基二茂铁合成工艺
· 58 ·
化学推进剂与高分子材料 Chemical Propellants & Polymeric Materials
2012年第 10 卷第 3 期
二茂铁类燃烧性能调节剂研究进展
张晓勤,夏宇,贾利亚,池俊杰,常伟林,王建伟
(黎明化工研究院,河南洛阳 471000)
摘 要:传统的二茂铁类燃烧性能调节剂在固体推进剂使用中存在迁移、易氧化及推进剂感 度增大等缺点,同时某些品种存在合成成本较高的问题。针对上述问题,对新型烷基二茂铁、二 茂铁羧酸酯类及官能化二茂铁等燃烧性能调节剂合成、表征及应用研究情况进行了综述,提出了 二茂铁类燃烧性能调节剂今后的研究方向。
收稿日期: 2012 – 02 – 23 作者简介: 张晓勤(1987 – ),女,助理工程师,主要从事功能添加剂研究。 电子信箱: zaoletter@
张晓勤等 · 二茂铁类燃烧性能调节剂研究进展
· 59 ·
备的推进剂撞击感度、摩擦感度及静电火花感度 都有较大程度下降。
Meldon L. Talbot 等 [8] 给出了 TBD 的较详细 制备方法:在氮气保护下,维持体系温度 50 ℃, 制备 207 g 甲醇和 196 g 浓硫酸的混合物。加入 叔丁基二茂铁 214 g,将混合物温度加热到 65 ℃。 在 65 ℃ 强 烈 搅 拌 下, 滴 加 42 g 丙 酮(加 入 时 间 持 续 45 ~ 60 min), 滴 加 完 毕 后, 继 续 在 65 ℃ 搅 拌 5 h。停止加热和搅拌,反应混合物静置分层、稀 释、过滤、蒸馏得目标产品 TBD。